1
机械学基础课程电子教案
蒋秀珍 编写
马惠萍 制作
机械学基础多媒体系列 CAI课件
2
第 9章 精度设计
9.1 绪论一, 研究对象
机械设计
结构设计
强度设计
传动设计
精度设计 ——机械设计的基础
二, 学习内容
1.精度设计理论 尺寸公差形位公差
表面粗糙度
2.典型零部件的精度设计
三, 举例说明:
3
9.2 互换性与标准化
一, 互换性
1.定义
同一规格的一批零件或部件中,任取一件,不需经过任
何选择、修配或调整就能装配在整机上,并满足使用性能
的要求
2.实现方法,按给定的公差进行制造
3.分类,
互换程度 完全互换非完全互换
对标准件或机构来说 外互换
内互换
4
二, 标准化
1.定义,是制定、修订、贯彻标准,促进国民经济全面发展的全过程,
是实现互换性的基础 ;
2.体现形式
3.分类,
一般习惯 技术标准管理标准
工作标准
地方作用 基础标准
一般标准
法律属性 强制性标准
推荐性标准
应用范围 国防标准, ISO IEC ITU
国家标准, GB GJB
专业标准, JB QJ SJ
……
5
9.3 精度设计理论
一, 极限与配合
(一 )尺寸公差
1.尺寸 基本 尺寸
实际尺寸
极限尺寸
2.偏差, 允许偏离基本尺寸的多少
偏差 =第一尺寸 -基本尺寸
极限偏差 上偏差
下偏差
孔,ES=Dmax-D
轴,es=dmax-d
孔,EI=Dmin-D
轴,ei=dmin-d实际偏差 E
a=Da-De
a=da- d
3.公差,允许尺寸的变动范围
0
0
m i nm a x
m i nm a x
?????
?????
eiesddT
EIESDDT
d
D
6
孔、轴定义
尺寸定义
7
5,公差带图
+
0
-
基本尺寸
零线
TD 孔
Td 轴
4.极限偏差的标注,
021.0025 ?? 020.0 033.025 ??? 0 2 1.025 ??
8
(二 )配合,
1.定义,
之间的关系,用公差带相互的位置关系来体现1)D= d 基本尺寸相同2)相互配合的孔、轴
2.间隙和过盈
孔的尺寸 -轴的尺寸
所得的带数差
?0 间隙 X
?0 过盈 Y
间隙,
最大间隙, Xmax=Dmax-dmin=ES-ei
最小间隙,Xmin=Dmin-dmax=EI-es
平均间隙,Xav=1/2?(Xmax+Xmin)
过盈,
最大过盈,Ymax=Dmin-dmax=EI-es
最小过盈,Ymin=Dmax-dmin=ES-ei
平均过盈,Yav=1/2?(Ymax+Ymin)
9
+
0
-
基本尺寸
零线
TD
Td
( 1)间隙配合
TD
TdXmin
Xmax
X?0
3.配合分类,
特点:孔总在轴之上
+
0
-
基本尺寸
零线
Td
TD
( 2) 过盈配合
Td
TDYmin
Ymax
Y?0
特点:孔总在轴之下
10
+
0
-
基本尺寸
零线
TD
( 3) 过渡配合
Xmax Td Ymax
特点:孔和轴交叠
4.配合公差,允许间隙或过盈的变动量
dDf TTYXYXT ???? )()( m a xm i nm i nm a x 决定了配合质量
11
(三 ) 标准公差系列和基本偏差系列
1.标准公差系列 ——公差尺寸的标准化
IT1~IT18 18个等
级 (?500)
?3150 21尺寸段
(500-3150)
12
2.基本偏差系列 ——公差带位置的标准化
靠近零线的那个极限偏差 ——是极限偏差的一种
1)数量 28个 (孔、轴 )
26个字母去掉 I,L,O,Q,W,5个
(i,l,o,q,w)
填上,CD,EF,FG,JS,ZA,ZB,ZC
(cd,ef,fg,js,za,zb,zc)
13
3,配合制
基孔制配合
基轴制配合
为了设计和制造上的方便,
把其中孔或轴的公差带位
置固定下来改变另一配合
件的公差带位置,形成所
需要的配合叫基准制
14
(四 ) 配合选用
1.总装图上的标注
6
716
g
H?
孔的基本偏差代号
公差等级
轴的基本偏差代号
表示了孔轴的配合关系
2.解决问题, 孔轴公差等级
孔轴的基本偏差代号
3.选用,
( 1)公差等级选用
原则, 满足使用要求,考虑
工艺的可能性尽量选精度低
的等级
选用, 类比法
D?500mm时
D?500或 IT>8
6,7,8(孔 )
5,6,7(轴 )
15
( 2) 配合制选用
允许选用基孔制
特殊情况选用基轴制
与标准件配合,以标准件为基准件,允许采
用任一孔、轴公差带组成的配合
16
(3)配合类别选用 类别,间隙、过渡、过盈
能否拆卸,能 间隙
过渡
较松过盈,不经常拆卸
经常拆卸
配合表面有无相对运动 有,间隙配合
无,间隙配合过盈配合
过渡配合
是否传递扭矩 MK 是:过盈 (不拆卸 )/过渡 (要拆卸 )
否,过渡
间隙
( 4)配合种类选用
“种类,,确定基准制后,根据使用要求,确定与基准件配合的孔或轴的
基本偏差代号,
17
(5)采用类比法,注意事项,
间隙:转速
过渡:定心精度
过盈:载荷
国家标准的选用条件:
T=20oC
大量生产
α 轴 =α 孔
方法:
计算法:用于滑动轴承的间隙配合
试验法:重要的,关键性配合
类比法:生产验证的,类似的为样板
设计的
(1)优先选用优先配合 常用配合
(2)还可以从优先、常用、一般用途的公差表中选 择
孔、轴公差带组成所要求的配合
(3)选择任一孔、轴公差带组成满足特殊要求的公差带
根据,
使用要求
工作条件
经济性
18
(五 )线性尺寸未注公差的标注 GB/T 1804-200
公差等级, f 精密级m 中等级
C 粗糙级
V 最粗级
标注方法,
技术要求, 未注尺寸公差按 GB/T1804-f
19
二, 形状和位置公差
(一 )尺寸的原因, 加工的工艺系统的误差
加工过程中
(二 )研究的对象 几何要素,(构成要件几何特征的点,线,面
理想要素
实际要素
被测要素,
基准要素,
单一要素
关联要素
轮廓要素中心要素
20
(三)形位公差特征和符号
形状公差
直线度
平面度
圆 度
圆柱度
形状或位置 线轮廓度
面轮廓度
位置
公差
方向
位置
跳动
同轴度
平行度
垂直度
倾斜度
对称度
位置度
圆跳动
全跳动
21
(四 )标注,
内容,
提出什么要求-- 符号
值是多少 ---- 公差值
有无基准--
被测要素的性质--
轮廓
中心
公差框格中
几何要素要有
22
1.公差框格的内容
公差特征符号,14个
公差值,mm
基准符号字母
2.基准符号
1)大写的英文字母,不许用,E,I,J,M,O,P,L,R,F
2)用角标满足多个
3)字母必须水平书写
3.在零件上的标注
被测要素
指引箭头
基准符号的位置
位置
和被测要素的关系
中心要素,尺寸线下面
轮廓要素,轮廓上或其延长线上
中心要素,尺寸线下面
轮廓要素,轮廓上或其延长线上
23
(四)标注 --被测要素
1.被测要素为轮廓要素时
2.被测要素指向实际表面时 3,被测要素为中心要素时
24
4.基准要素为轮廓线或表面时
5,基准要素为轴线或中心平面时
25
(四)标注 --特殊标注
公共基准
局部限制
多个基准
要求某一部分的公差值
要求某一部分作为基准
26
(五 ) 选用,
1.公差项目的选用
2.基准的选择, 中心加工的定位
测量的定位
相互配合的面
基准统一原则,设计,加
工,测量,装配
3.公差值的给定
4.未注公差,GB/T1184-92
公差等级,H 高精级
K 常用精级
L 低精级
技术要求,
未注行位公差按
GB/T1184-K
27
三, 表面粗糙度
1.含义,
高度
间距用 两个参数来评定
S<1 表面粗糙度
1?S ?10 表面波度
S>10 形状误差
间距
2.评定,
1)取样长度 l:至少含 5个波峰和波谷
2)评定长度 ln:含 5个 l
3)轮廓中线,测量高度的基准
4)评定参数, 高度参数
间距参数
形状特性参数
28
3.选用,
参数选用
值选用
Ra,Rz任选一个 优先 Ra
Sm,S,tp,有特殊要求选用
功能要求
工艺可能性
经济性
值尽量大
标准化
4.标注,
29
4.标注,
30
9.4 典型零件的互换性 (精度设计 )
一, 轴承
1.配合尺寸,
2.精度等级
G E D C B
高
31
3.轴承精度等级的选用
根据 转速 n
旋转精度
4.与之相配合件的选用
轴承内圈与轴配合的尺寸公差带
轴承外圈与孔配合的尺寸公差带
32
5,轴承在总装图和零件图上的标注
总装图:写尺寸和轴、孔基本偏差符号
零件图:写尺寸和上下偏差值
33
二, 键
1.配合尺寸
2.精度等级, h9
3.与之相配合件的选用
34
2.精度等级, h9
3.与之相配合件的选用
35
平键联接的标注 —一般键联接
轴槽标注示例图 轮毂槽标注示例图
4.标注, 总装图,给出件号
零件图,
36
轴结构示例图
37
三、螺纹
1.对螺纹结合互换性的文字要求是,
1)可旋合性,直径和螺距相等内外螺纹能自由结合
2)连结可靠性,有足够的接触面积,保证一定强度
2.影响互换性因素,
主要参数, D0 D1 D2 p ?/2
d d1 d2 p ?/2
大径 小径 中径 螺距 牙型半角
1)大,小径 D D1 旋合性 使 Da>da
d d1 Da>d1a 人为控制
2)中径误差, D2,d2
3)螺距误差 累积误差 旋合性
4)牙型半角误差 旋合性
d2>D2 不可旋入
d2<D2连接不可靠,密封不好
38
3.合格条件
内, fD2+fp+f?/2?TD2 内螺纹半径综合公差
外, fd2+fp+f?/2?Td2 外螺纹半径综合公差
4.普通螺纹的公差与配合
39
5.标注
40
45 025.0 041.0??(习题 1) 现有一间隙配合,孔为,轴为 。求最大间隙、最小间隙、平均间隙和配合公差 。
(习题 2) 查表确定,,
配合中孔、轴的极限偏差,画公差带图 。指出配合类型,挑任
一组标注。
7f
8Η30?
7h
8Η30?
6p
7Η25?
(习题 3) 已知允许的 [Xmax]=+10um,[Ymax]= -40um,D(d)=?60,试
确定配合类型。(优先选用基孔制)
41
公差与配合习题 2
(习题 4) 已知相互配合的孔、轴的基本尺寸 D(d)=?40mm,孔
的极限尺寸为 Dmax= ?40.025mm,Dmin= ?40mm,轴的极限尺
寸为 dmax= ?39.975mm,dmin=?39.959mm,
? ( 1)分别求出孔、轴的极限偏差值;
? ( 2)分别求孔、轴的公差值 TD和 Td;
? ( 3)画出尺寸公差带图;
? ( 4)经查表,若此配合的代号 为 ?40H7/f6,指出该配合的基
准制、孔和轴的公差等级、配合类型,并将此配合代号标注
在装配图上;
? ( 5)在孔、轴零件图上分别标出极限偏差值。
42
装配图和零件图
机械学基础课程电子教案
蒋秀珍 编写
马惠萍 制作
机械学基础多媒体系列 CAI课件
2
第 9章 精度设计
9.1 绪论一, 研究对象
机械设计
结构设计
强度设计
传动设计
精度设计 ——机械设计的基础
二, 学习内容
1.精度设计理论 尺寸公差形位公差
表面粗糙度
2.典型零部件的精度设计
三, 举例说明:
3
9.2 互换性与标准化
一, 互换性
1.定义
同一规格的一批零件或部件中,任取一件,不需经过任
何选择、修配或调整就能装配在整机上,并满足使用性能
的要求
2.实现方法,按给定的公差进行制造
3.分类,
互换程度 完全互换非完全互换
对标准件或机构来说 外互换
内互换
4
二, 标准化
1.定义,是制定、修订、贯彻标准,促进国民经济全面发展的全过程,
是实现互换性的基础 ;
2.体现形式
3.分类,
一般习惯 技术标准管理标准
工作标准
地方作用 基础标准
一般标准
法律属性 强制性标准
推荐性标准
应用范围 国防标准, ISO IEC ITU
国家标准, GB GJB
专业标准, JB QJ SJ
……
5
9.3 精度设计理论
一, 极限与配合
(一 )尺寸公差
1.尺寸 基本 尺寸
实际尺寸
极限尺寸
2.偏差, 允许偏离基本尺寸的多少
偏差 =第一尺寸 -基本尺寸
极限偏差 上偏差
下偏差
孔,ES=Dmax-D
轴,es=dmax-d
孔,EI=Dmin-D
轴,ei=dmin-d实际偏差 E
a=Da-De
a=da- d
3.公差,允许尺寸的变动范围
0
0
m i nm a x
m i nm a x
?????
?????
eiesddT
EIESDDT
d
D
6
孔、轴定义
尺寸定义
7
5,公差带图
+
0
-
基本尺寸
零线
TD 孔
Td 轴
4.极限偏差的标注,
021.0025 ?? 020.0 033.025 ??? 0 2 1.025 ??
8
(二 )配合,
1.定义,
之间的关系,用公差带相互的位置关系来体现1)D= d 基本尺寸相同2)相互配合的孔、轴
2.间隙和过盈
孔的尺寸 -轴的尺寸
所得的带数差
?0 间隙 X
?0 过盈 Y
间隙,
最大间隙, Xmax=Dmax-dmin=ES-ei
最小间隙,Xmin=Dmin-dmax=EI-es
平均间隙,Xav=1/2?(Xmax+Xmin)
过盈,
最大过盈,Ymax=Dmin-dmax=EI-es
最小过盈,Ymin=Dmax-dmin=ES-ei
平均过盈,Yav=1/2?(Ymax+Ymin)
9
+
0
-
基本尺寸
零线
TD
Td
( 1)间隙配合
TD
TdXmin
Xmax
X?0
3.配合分类,
特点:孔总在轴之上
+
0
-
基本尺寸
零线
Td
TD
( 2) 过盈配合
Td
TDYmin
Ymax
Y?0
特点:孔总在轴之下
10
+
0
-
基本尺寸
零线
TD
( 3) 过渡配合
Xmax Td Ymax
特点:孔和轴交叠
4.配合公差,允许间隙或过盈的变动量
dDf TTYXYXT ???? )()( m a xm i nm i nm a x 决定了配合质量
11
(三 ) 标准公差系列和基本偏差系列
1.标准公差系列 ——公差尺寸的标准化
IT1~IT18 18个等
级 (?500)
?3150 21尺寸段
(500-3150)
12
2.基本偏差系列 ——公差带位置的标准化
靠近零线的那个极限偏差 ——是极限偏差的一种
1)数量 28个 (孔、轴 )
26个字母去掉 I,L,O,Q,W,5个
(i,l,o,q,w)
填上,CD,EF,FG,JS,ZA,ZB,ZC
(cd,ef,fg,js,za,zb,zc)
13
3,配合制
基孔制配合
基轴制配合
为了设计和制造上的方便,
把其中孔或轴的公差带位
置固定下来改变另一配合
件的公差带位置,形成所
需要的配合叫基准制
14
(四 ) 配合选用
1.总装图上的标注
6
716
g
H?
孔的基本偏差代号
公差等级
轴的基本偏差代号
表示了孔轴的配合关系
2.解决问题, 孔轴公差等级
孔轴的基本偏差代号
3.选用,
( 1)公差等级选用
原则, 满足使用要求,考虑
工艺的可能性尽量选精度低
的等级
选用, 类比法
D?500mm时
D?500或 IT>8
6,7,8(孔 )
5,6,7(轴 )
15
( 2) 配合制选用
允许选用基孔制
特殊情况选用基轴制
与标准件配合,以标准件为基准件,允许采
用任一孔、轴公差带组成的配合
16
(3)配合类别选用 类别,间隙、过渡、过盈
能否拆卸,能 间隙
过渡
较松过盈,不经常拆卸
经常拆卸
配合表面有无相对运动 有,间隙配合
无,间隙配合过盈配合
过渡配合
是否传递扭矩 MK 是:过盈 (不拆卸 )/过渡 (要拆卸 )
否,过渡
间隙
( 4)配合种类选用
“种类,,确定基准制后,根据使用要求,确定与基准件配合的孔或轴的
基本偏差代号,
17
(5)采用类比法,注意事项,
间隙:转速
过渡:定心精度
过盈:载荷
国家标准的选用条件:
T=20oC
大量生产
α 轴 =α 孔
方法:
计算法:用于滑动轴承的间隙配合
试验法:重要的,关键性配合
类比法:生产验证的,类似的为样板
设计的
(1)优先选用优先配合 常用配合
(2)还可以从优先、常用、一般用途的公差表中选 择
孔、轴公差带组成所要求的配合
(3)选择任一孔、轴公差带组成满足特殊要求的公差带
根据,
使用要求
工作条件
经济性
18
(五 )线性尺寸未注公差的标注 GB/T 1804-200
公差等级, f 精密级m 中等级
C 粗糙级
V 最粗级
标注方法,
技术要求, 未注尺寸公差按 GB/T1804-f
19
二, 形状和位置公差
(一 )尺寸的原因, 加工的工艺系统的误差
加工过程中
(二 )研究的对象 几何要素,(构成要件几何特征的点,线,面
理想要素
实际要素
被测要素,
基准要素,
单一要素
关联要素
轮廓要素中心要素
20
(三)形位公差特征和符号
形状公差
直线度
平面度
圆 度
圆柱度
形状或位置 线轮廓度
面轮廓度
位置
公差
方向
位置
跳动
同轴度
平行度
垂直度
倾斜度
对称度
位置度
圆跳动
全跳动
21
(四 )标注,
内容,
提出什么要求-- 符号
值是多少 ---- 公差值
有无基准--
被测要素的性质--
轮廓
中心
公差框格中
几何要素要有
22
1.公差框格的内容
公差特征符号,14个
公差值,mm
基准符号字母
2.基准符号
1)大写的英文字母,不许用,E,I,J,M,O,P,L,R,F
2)用角标满足多个
3)字母必须水平书写
3.在零件上的标注
被测要素
指引箭头
基准符号的位置
位置
和被测要素的关系
中心要素,尺寸线下面
轮廓要素,轮廓上或其延长线上
中心要素,尺寸线下面
轮廓要素,轮廓上或其延长线上
23
(四)标注 --被测要素
1.被测要素为轮廓要素时
2.被测要素指向实际表面时 3,被测要素为中心要素时
24
4.基准要素为轮廓线或表面时
5,基准要素为轴线或中心平面时
25
(四)标注 --特殊标注
公共基准
局部限制
多个基准
要求某一部分的公差值
要求某一部分作为基准
26
(五 ) 选用,
1.公差项目的选用
2.基准的选择, 中心加工的定位
测量的定位
相互配合的面
基准统一原则,设计,加
工,测量,装配
3.公差值的给定
4.未注公差,GB/T1184-92
公差等级,H 高精级
K 常用精级
L 低精级
技术要求,
未注行位公差按
GB/T1184-K
27
三, 表面粗糙度
1.含义,
高度
间距用 两个参数来评定
S<1 表面粗糙度
1?S ?10 表面波度
S>10 形状误差
间距
2.评定,
1)取样长度 l:至少含 5个波峰和波谷
2)评定长度 ln:含 5个 l
3)轮廓中线,测量高度的基准
4)评定参数, 高度参数
间距参数
形状特性参数
28
3.选用,
参数选用
值选用
Ra,Rz任选一个 优先 Ra
Sm,S,tp,有特殊要求选用
功能要求
工艺可能性
经济性
值尽量大
标准化
4.标注,
29
4.标注,
30
9.4 典型零件的互换性 (精度设计 )
一, 轴承
1.配合尺寸,
2.精度等级
G E D C B
高
31
3.轴承精度等级的选用
根据 转速 n
旋转精度
4.与之相配合件的选用
轴承内圈与轴配合的尺寸公差带
轴承外圈与孔配合的尺寸公差带
32
5,轴承在总装图和零件图上的标注
总装图:写尺寸和轴、孔基本偏差符号
零件图:写尺寸和上下偏差值
33
二, 键
1.配合尺寸
2.精度等级, h9
3.与之相配合件的选用
34
2.精度等级, h9
3.与之相配合件的选用
35
平键联接的标注 —一般键联接
轴槽标注示例图 轮毂槽标注示例图
4.标注, 总装图,给出件号
零件图,
36
轴结构示例图
37
三、螺纹
1.对螺纹结合互换性的文字要求是,
1)可旋合性,直径和螺距相等内外螺纹能自由结合
2)连结可靠性,有足够的接触面积,保证一定强度
2.影响互换性因素,
主要参数, D0 D1 D2 p ?/2
d d1 d2 p ?/2
大径 小径 中径 螺距 牙型半角
1)大,小径 D D1 旋合性 使 Da>da
d d1 Da>d1a 人为控制
2)中径误差, D2,d2
3)螺距误差 累积误差 旋合性
4)牙型半角误差 旋合性
d2>D2 不可旋入
d2<D2连接不可靠,密封不好
38
3.合格条件
内, fD2+fp+f?/2?TD2 内螺纹半径综合公差
外, fd2+fp+f?/2?Td2 外螺纹半径综合公差
4.普通螺纹的公差与配合
39
5.标注
40
45 025.0 041.0??(习题 1) 现有一间隙配合,孔为,轴为 。求最大间隙、最小间隙、平均间隙和配合公差 。
(习题 2) 查表确定,,
配合中孔、轴的极限偏差,画公差带图 。指出配合类型,挑任
一组标注。
7f
8Η30?
7h
8Η30?
6p
7Η25?
(习题 3) 已知允许的 [Xmax]=+10um,[Ymax]= -40um,D(d)=?60,试
确定配合类型。(优先选用基孔制)
41
公差与配合习题 2
(习题 4) 已知相互配合的孔、轴的基本尺寸 D(d)=?40mm,孔
的极限尺寸为 Dmax= ?40.025mm,Dmin= ?40mm,轴的极限尺
寸为 dmax= ?39.975mm,dmin=?39.959mm,
? ( 1)分别求出孔、轴的极限偏差值;
? ( 2)分别求孔、轴的公差值 TD和 Td;
? ( 3)画出尺寸公差带图;
? ( 4)经查表,若此配合的代号 为 ?40H7/f6,指出该配合的基
准制、孔和轴的公差等级、配合类型,并将此配合代号标注
在装配图上;
? ( 5)在孔、轴零件图上分别标出极限偏差值。
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装配图和零件图